Es ist wirklich erstaunlich, was das Gehirn und das eigene Gedächtnis tagtäglich leisten. Da der Mensch kein passiv auf Situationen reagierendes Individuum ist, sondern ununterbrochen und aktiv unzählige Reize und Informationen über seine Sinneskanäle aufnimmt, sind das menschliche Gehirn und das Gedächtnis im Dauereinsatz. Mit der Reizaufnahme ist die Aufgabe des Gehirns jedoch noch lange nicht abgeschlossen.
Vielmehr ist, dass erst der Anfang dessen, was das Gehirn alles leisten kann. Schließlich werden die aufgenommenen Reizinformationen über die Aufnahme hinaus nicht nur verarbeitet, sondern auch bewertet und Reaktionen und Alternativen abgewogen. Anschließend wird eine Handlung ausgewählt und ausgeführt. Faszinierend, dass man von all diesen Prozessen so gut wie nichts wahrnimmt, da sie blitzschnell in unserem Unterbewusstsein passieren.
Die Informationsverarbeitung im Gehirn ist der Prozess der Aufnahme, Speicherung und des Abrufs von Reizen und Informationen im Gedächtnis. Es handelt sich dabei um basale Gedächtnisprozesse.
Mit den basalen Gedächtnisprozessen sind die grundlegenden und fundamentalen Prozesse im Gehirn und der Informationsverarbeitung gemeint.
Die Denkprozesse der Informationsverarbeitung müssen immer mit Inhalten bzw. Informationen gefüllt sein und können somit nicht "leer" ablaufen. Schließlich kannst Du ja bekanntlich nicht "nichts" denken. Wie genau Du Dir das vorstellen kannst, soll Dir dieses Beispiel verdeutlichen:
Wenn Du teilnahmslos auf Dein Psychologiebuch starrst, ohne ein Wort zu lesen, so wirst Du Dir kein Wort, von dem, was dort steht, merken können. Denn ohne den Inhalt über Deine Sinnesorgane aktiv aufzunehmen, kann keine Verarbeitung der Information vonstattengehen. Somit musst Du den Text aktiv mit Deinen Augen lesen, um ihn auch verstehen, verarbeiten und zu einem späteren Zeitpunkt wieder erinnern zu können.
Theorie zur Informationsverarbeitung im Gehirn
Die Informationsverarbeitung des Gedächtnisses ist sehr komplex. Einfach herunter gebrochen kann man sagen, dass sie aus mehreren Stufen besteht, die aufeinander aufbauen. An erster Stelle der Informationsverarbeitung steht immer der Mensch als aktiver Reiz- bzw. Stimulusprozessor. Das heißt, bevor eine Information verarbeitet werden kann, muss sie aktiv von dem Menschen aufgenommen werden.
Mit Stimulusprozessor wird gemeint, dass der Mensch als ein System verstanden werden kann, dass Informationen aufnimmt, vergleichbar mit einem Computer, der Informationen eingespeist bekommt durch die Eingabe dieser Informationen über ein Eingabegerät, wie z. B. die Tastatur.
- Wahrnehmung: (Sinnes-) Rezeptoren nehmen äußere (bzw. innere) Reize auf.
- Kategorisierung und Enkodierung: Im sensorischen Speicher werden dann die ankommenden Reize gefiltert und nur die wichtigen Informationen in einen speicherbaren Code transformiert.
- Organisation: Zugriff auf im Langzeitgedächtnis gespeichertes (Vor-) Wissen und Interpretation des wahrgenommenen Reizes.
- Speicherung: Enkodierte und mit Vorwissen abgeglichene Wahrnehmung wird im Gedächtnis abgespeichert.
- Abruf/Erinnerung: Ziehen von Schlussfolgerungen und Urteilen auf Basis der enkodierten und aus dem Gedächtnis abgerufenen Information, die das Verhalten beeinflusst.
- Handlung: Ist die ausgeführte Reaktion als beobachtbares Verhalten.
Unter einer Enkodierung wird der mentale Prozess der Aufnahme und Umwandlung von Informationen zur langfristigen Speicherung und eines späteren Abrufs verstanden. Genauer handelt es sich bei der Enkodierung um einen mehrstufigen Prozess. In diesem wird ein physikalisches Signal, wie z. B. Licht- oder Schallwellen in einen neuronalen Code übersetzt wird, den das Gehirn entschlüsseln und weiterverarbeiten kann.
Wenn Du mehr über die Enkodierung, die Wahrnehmung oder den Wahrnehmungsprozess erfahren möchtest, lies Dich in die passende Erklärung "Enkodierung Psychologie", "Wahrnehmung" und "Wahrnehmungsprozess" rein!
Informationsverarbeitungsansätze
Die Richtung der Informationsverarbeitung im Gehirn lässt sich in bottom-up ("von unten nach oben") und top-down ("von oben nach unten") Prozesse unterscheiden. Erfolgt die Verarbeitung bottom-up, dann richtet sich die Informationsverarbeitung nach den Merkmalen, die der Reiz (Stimulus) selbst mitliefert, wie Geschlecht und Haarfarbe einer Person oder Helligkeit und Form eines Objekts. Demnach handelt es sich um ein datengesteuertes Vorgehen. Wie genau Du Dir nun die bottom-up Verarbeitung vorstellen kannst, soll Dir dieses Beispiel verdeutlichen:
Legst Du einem Freund ein stark vergrößertes Bild vor und bittest ihn, es Dir zu beschreiben, so wird er Dir wahrscheinlich beschreiben, dass er verschiedenfarbige Quadrate (die einzelnen Bildpixel) sieht.
Die Informationsverarbeitung kann jedoch auch top-down erfolgen. Hierbei handelt es sich um eine konzeptgeleitete Verarbeitung, bei der die Wahrnehmung von ihrem Kontext oder allgemeinem Wissen gesteuert wird. Dafür ist jedoch Vorwissen nötig. Das ermöglicht es, einen Reiz oder Inhalt schneller in einen passenden Zusammenhang zu setzen und zu beurteilen, ohne jedes einzelne Merkmal verarbeiten zu müssen. Die top-down Verarbeitung kannst Du Dir folgendermaßen vorstellen:
Erzählst Du Deinem Freund von Deinem Ausflug in ein Kunstmuseum, wie Du dort Bilder von den Kunstwerken gemacht hast und legst ihm dann ein stark vergrößertes Bild vor, wird er weniger die einzelnen Pixel beschreiben. Er besitzt nun Vorwissen und wird mit größerer Wahrscheinlichkeit erkennen, dass es sich um ein Bild handelt.
Grafisch kannst Du Dir die beiden Beispiele der bottom-up und top-down Verarbeitung folgendermaßen vorstellen:
Abbildung 1: Top-down und Bottom-up Informationsverarbeitungsansätze.Quelle: StudySmarter
Wie Du der Abbildung entnehmen kannst, erleichtern top-down-Prozesse das Erkennen von Bildern.
Informationsverarbeitungsmodelle
In der Zeit der sogenannten kognitiven Wende in den 1960er Jahren lag der Fokus der Gedächtnisforschung, insbesondere auf der Art und dem zeitlichen Ablauf der Informationsverarbeitung. Während damals zunächst von einem einzelnen Speicher mit verschiedenen Speicher- und Verarbeitungsprozessen ausgegangen wurde, geht die gegenwärtige Kognitionswissenschaft hingegen vermehrt von mehreren getrennten Speichern mit jeweils unterschiedlicher Behaltensdauer aus.
Einspeichermodelle
Ein bekanntes Einspeichermodell stammt von den beiden kognitiven Psychologen Fergus Craik und Robert S. Lockhart. Dabei handelt es sich um ein Prozessmodell, das auf der Verarbeitungstiefe (Elaboration) von Gedächtnisinhalten basiert. Demnach ist die Gedächtnisleistung das Ergebnis von dem Grad der Informationsverarbeitung. Inhalte können somit zum einen "tief" oder zum anderen "oberflächlich" verarbeitet werden. Je tiefer eine Information verarbeitet wird, desto besser wird sie im Gedächtnis behalten.
Der levels of processing-Ansatz geht von mehreren Verarbeitungsebenen aus:
- physikalisch (z. B. Oberflächenmerkmale wie die Form)
- akustisch (Klang)
- semantisch (Wortbedeutung, Sinnbildung)
Die Behaltensleistung von Informationen entspricht laut Craik und Lockhart der Verarbeitungsebene. Semantisch verarbeitete Inhalte werden besser behalten und erinnert als physikalisch verarbeitete Inhalte.
Mehrspeichermodelle
Das bekannteste Mehrspeichermodell stammt von den Psychologen Richard C. Atkinson und Richard M. Shiffrin und beruht auf der Annahme von drei miteinander interagierenden Speichersystemen, die sich jeweils erneut in Untersysteme gliedern. Es wird deshalb auch Drei-Speicher-Modell genannt.
Laut des Modells durchläuft eine Information mehrere Gedächtnisspeicher, ehe es zu einer langfristigen Speicherung kommt. Wie Du der nachfolgenden Abbildung 2 entnehmen kannst, findet in jedem Gedächtnis eine Art Filterung aufgrund von individuellen Kriterien statt. Im sensorischen Speicher werden die ankommenden Reize aufgrund vorhandener bzw. nicht vorhandener Aufmerksamkeit gefiltert. Die Filterung im Kurzzeitgedächtnis basiert hingegen auf dem Gebrauch einer Information. Wiederholst (Rehersal) Du sie häufiger, bleibt sie besser und länger im Kurzzeitgedächtnis erhalten. Bei dem Langzeitgedächtnis handelt es sich theoretisch um einen unendlichen Speicher, jedoch kommt es auch hier zu Filterung. Diese findet aufgrund der Verfügbarkeit der Informationen statt. Misslingt der Abruf einer Information, kann nicht mehr (oder vorübergehend) auf sie zugegriffen werden.
Abbildung 2: Das Gedächtnis als Mehrspeichermodell mit der Erweiterung des Arbeitsgedächtnisses in Form der phonologischen Schleife, der zentralen Exekutive und dem visuell-räumlichen Notizblock.Quelle: link.springer.com
Bei den drei Speichersystemen handelt es sich um:
- den sensorischen Speicher,
- das Kurzzeit- bzw. Arbeitsgedächtnis und
- das Langzeitgedächtnis
Eine Information wird im sensorischen Speicher aufgenommen und für wenige Millisekunden flüchtig gespeichert. Je nach Relevanz wird sie rausgefiltert und zerfällt oder sie wird an das Arbeitsgedächtnis weitergeleitet, wo sie erneut kurzzeitig gespeichert, jedoch auch verarbeitet wird. Durch Wiederholen oder der Bildung von Assoziationen können diese Gedächtnisinhalte gefestigt und in das Langzeitgedächtnis überführt werden.
Das Arbeitsgedächtnis und Kurzzeitgedächtnis sind grundsätzlich ein und dasselbe Gedächtnis. Arbeitsgedächtnis ist ein Begriff, den die heutige Forschung vermehrt verwendet. Wenn Du noch mehr zu den einzelnen Gedächtnissystemen erfahren möchtest, schaue Dir unsere Erklärungen zum "sensorischen Speicher", dem "Kurzzeitgedächtnis" und "Langzeitgedächtnis" an.
Neuronale Informationsverarbeitung
Auch auf neuronaler Ebene findet Informationsverarbeitung statt. In unserem Gehirn befinden sich unzählige Neuronen, die miteinander verbunden sind und eine Art Netz ergeben. Wir besitzen etwa 100 Milliarden solcher Nervenzellen.
Die einzelnen Neuronen senden sich elektrische Signale bzw. Impulse zu, ausgelöst durch einen externen Reiz. Dieser Reiz kann zum Beispiel, ein Ton, den wir hören oder Licht, das wir sehen, sein.
Die neuronale Verarbeitung läuft in mehreren Schritten ab:
- Ein externer Reiz wird aufgenommen und über die Neuronen an das Gehirn weitergeleitet.
- Das Nervensystem des Gehirns vergleicht die ankommenden Informationen mit dem (Umgebungs-) Kontext und Vorwissen.
- Die Informationen werden in wichtig und unwichtig kategorisiert.
- Wichtige Signale werden an die sogenannten Motoneuronen weitergeleitet, die eine Reaktion veranlassen.
Wie genau Du Dir die Schritte der neuronalen Informationsverarbeitung vorstellen kannst, soll Dir das folgende Beispiel verdeutlichen:
Du bist gerade in ein Buch vertieft, als plötzlich Dein Smartphone zu klingeln beginnt. Du schreckst sofort bei dem Dir vertrauten Ton auf. Die Neuronen in Deinem Gehirn haben in dieser kurzen Zeit die Information aufgenommen, an Dein Gedächtnis weitergeleitet, sie dort mit vorhandenem (Vor-)Wissen abgeglichen und auf dieser Basis eingeordnet. So weißt Du nun, dass es sich um den Klingelton Deines Smartphones handelt. Als Reaktion greifst Du danach und hebst ab.
Wenn Du mehr über Reize und Reaktionen erfahren möchtest, schaue Dir doch mal die Erklärung "Reiz-Reaktions-Schema" an!
Phonologische Informationsverarbeitung
Eine wichtige Rolle spielt die phonologische Informationsverarbeitung beim Sprach- und Schriftspracherwerb. Sie findet in der phonologischen Schleife des Arbeitsgedächtnisses statt. Hauptaufgabe der phonologischen Schleife ist es, phonologische Repräsentationen über die Dauer der Informationsverarbeitung aufrechtzuerhalten.
- Phonologisch = ein Phonem ist in der Linguistik die kleinste bedeutungsunterscheidende Einheit der Sprache. Somit ist hier die Verarbeitung von Lauteinheiten gemeint.
- Phonologische Repräsentation = Abbild der Lauteinheit
Grundsätzlich kann die phonologische Informationsverarbeitung in drei Teilbereiche untergliedert werden:
- die phonologische Bewusstheit (Erkennen der Lautstruktur der Sprache)
- das phonologische Rekodieren im Arbeitsgedächtnis
- das phonologische Rekodieren beim Zugriff auf das semantische Lexikon im Langzeitgedächtnis
Rekodierung beschreibt in der Sprachwissenschaft die Verarbeitung von Schriftsymbolen auf der Buchstaben- und Wortebene.
Unter der phonologischen Bewusstheit ist die Fähigkeit des Menschen, sprachliche Informationen über die lautliche Struktur (Laute, Reime, Silben) der Sprache aufzunehmen, zu verarbeiten und zu speichern.
Mit dem phonologischen Rekodieren im Arbeitsgedächtnis ist die Verknüpfung schriftlicher Symbole einer Sprache mit ihren Lauteinheiten gemeint. Das heißt ein Wort, wie wir es uns vor unserem inneren Auge vorstellen, wenn wir es hören, wird mit seinem Klang bzw. Aussprache verknüpft.
Das phonologische Rekodieren beim Zugriff auf das semantische Lexikon meint die Umwandlung schriftlicher Symbole (Bilder, Wörter) in ihre entsprechende lautliche Struktur, damit die Bedeutung aus dem Langzeitgedächtnis abgerufen werden kann. Kurz gesagt wird also das Langzeitgedächtnis aktiviert, um ein Wort mit seiner Bedeutung, die ja in der Regel bereits in unserem Gedächtnis hinterlegt ist, zumindest wenn es sich um die Muttersprache handelt, zu verbinden.
Ist die phonologische Informationsverarbeitung krankhaft und längerfristig gestört, wird dies als auditive Wahrnehmungsstörung (AVWS) bezeichnet. Als Folge kommt es zu einer Beeinträchtigung grundlegender kommunikativer Funktionen, wie im Bereich der Laut- und Schriftsprache. Aber auch das Verstehen und Verarbeiten akustischer Informationen ist betroffen.
Informationsverarbeitung - Das Wichtigste
- Informationsverarbeitung im Gehirn ist der Prozess von Aufnahme, Speicherung und Abruf von Reizen und Informationen im Gedächtnis.
- Es gibt Einspeichermodelle und Mehrspeichermodelle zur Erklärung der Informationsverarbeitung.
- Bei der neuronalen Informationsverarbeitung senden einzelne Neuronen sich elektrische Signale bzw. Impulse zu, ausgelöst durch einen externen Reiz.
- Die Informationsverarbeitung kann entweder datengesteuert (bottom-up) geschehen oder konzeptgeleitet (top-down).
- Die phonologische Informationsverarbeitung meint die Verarbeitung lautlicher Reize.
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